CN204439569U

CN204439569U - 一种高精密全自动fpc缺陷检测装置

Info

Publication number: CN204439569U
Application number: CN201520071413.9U
Authority: CN
Inventors: 李致富; 吕斯俊; 胡跃明
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-01-31
Filing date: 2015-01-31
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2025-01-31

Abstract

本实用新型公开了一种高精密全自动FPC缺陷检测装置。该装置包括上位机系统和显微镜检测平台，上位机系统包括运动控制模块和显微镜视觉控制处理模块。显微镜检测平台包括电动精密载物台、电机控制箱、显微镜固定支架、显微镜、光源和数字摄像头。检测时将关键工序的FPC关键物理参数和标准物理参数进行对比，判断出关键工艺的状态异常，并在显示带有缺陷区域及具体缺陷细节的FPC图像，方便操作人员及时、迅速地对异常工序进行处理。本实用新型简化了FPC缺陷检测过程，装置结构精细，安装方便；整个检测过程通过上位机系统监控，操作方便。

Description

一种高精密全自动FPC缺陷检测装置

技术领域

本实用新型涉及柔性电路板（FPC）制造关键工序的自动检测技术领域，具体涉及一种高精密全自动FPC缺陷检测装置。

背景技术

柔性电路板（FPC）制造加工工艺较为复杂，就一般的制造流程而言，需经过层压铜箔、贴感光干膜、激光直写曝光、显影、刻蚀、剥膜、激光钻孔、电镀铜、阻焊油墨、通断测试和成型等工序。其中，关键工序主要包括：刻蚀、激光钻孔、铜减薄等。

为了提高FPC制造的稳定性和良率，在FPC的制造过程中，可对FPC关键工序的主要物理参数和缺陷进行自动监控，从而在出现关键工序异常时及时采取应急措施，降低产线故障的风险。这种自动监控系统将有助于降低企业成本，因而越来越受到企业的重视。FPC关键工序的主要物理参数为线宽、线距和孔径大小；而涉及到的产品缺陷主要包括导线锯齿、电路缺少、残铜、电路损伤等。对这些FPC关键物理参数进行自动检测和监控，可及时发现关键工序的异常情况，并可对一定时间周期内的数据进行统计和分析，以改进和优化FPC生产流程。

在现阶段的FPC制造行业中，传统人工检测仍为检测的主要方法。但随着线宽线距越来越小，图像密度越来越高，传统人工检测因检测时间长、误报率高而无法满足产业需求。针对FPC的关键工序，通过模式识别技术进行图像拼接和处理，将FPC关键物理参数与存储在计算机内的标准参数进行对比，判断出关键工艺的状态异常，从而对异常工序进行处理，实现关键工序的自动化检测和监控。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种对关键工序的关键物理参数进行高效自动检测和监控的一种高精密全自动FPC缺陷检测装置。

为实现上述目的，本实用新型所提供如下技术方案：

一种高精密全自动FPC缺陷检测装置，包括：上位机系统和显微镜检测平台，上位机系统包括运动控制模块和显微镜视觉控制处理模块；显微镜检测平台包括电动精密载物台、电机控制箱、显微镜固定支架、显微镜、光源和数字摄像头；显微镜安装在显微镜固定支架上，数字摄像头安装在显微镜上方，光源安装在数字显微镜正后方，电动精密载物台安装在显微镜的正下方，且与电机控制箱连接；显微镜视觉控制处理模块分别与数字摄像头、光源相连接，运动控制模块与电机控制箱相连接；电机控制箱内安装有伺服驱动器、电源，伺服驱动器通过控制卡与上位机连接；所述上位机系统的运动控制模块用于控制移动放置FPC的电动精密载物台。

进一步的，电机控制箱内伺服驱动器驱动伺服电机，分别控制X、Y轴运动导轨来移动电动精密载物台。

进一步的，所述上位机系统通过运动控制模块和显微镜视觉控制处理模块采集图像，并识别出各关键工序对应的FPC关键物理参数和缺陷数据；其中，所述关键工序为刻蚀工序和激光钻孔工序；关键物理参数包括线宽、线距和孔径大小；缺陷数据包括线路缺少和残铜。

进一步的，所述上位机系统的运动控制模块负责控制移动用于放置FPC的电动精密载物台；上位机通过运动控制模块发出采集图像命令后，电机控制箱内伺服驱动器驱动伺服电机，分别通过控制X、Y轴运动导轨来移动电动精密载物台，配合数字摄像头、光源采集图像。

进一步的，所述上位机系统的显微镜视觉控制处理模块负责控制数字摄像头通过显微镜放大后获取FPC局部图像、图像拼接和图像处理，并根据FPC关键物理参数和缺陷数据在各制造工序健康工作状态下的标准数据，实现对数据的比较，最终显示带有缺陷区域及具体缺陷细节的FPC图像。

总的说来，与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、使用高精密全自动FPC缺陷检测装置取代传统人工检测，大大提高了FPC缺陷检测效率、降低误报率、缺陷检测的精度，增加缺陷检测的类别，能实现10微米级线宽、线距的检测以及盲孔、埋孔的甄别，从而有效的提高FPC生产过程的自动化水平。

2、将关键工序的FPC关键物理参数和标准物理参数进行对比，判断出关键工艺的状态异常，并在显示带有缺陷区域及具体缺陷细节的FPC图像，方便操作人员及时、迅速地对异常工序进行处理，实现对关键工序的自动化检测和监控。

3、将显微镜以及精密电动平台集成在FPC缺陷检测装置中，简化了FPC缺陷检测工艺，实现高精密度检测。装置结构精细，安装方便；整个检测过程通过上位机系统监控，操作方便。

附图说明

图1是一种高精密全自动FPC缺陷检测装置的立体图。

图2是一种高精密全自动FPC缺陷检测装置的结构框图。

图3是一种高精密全自动FPC缺陷检测装置的流程图。

图4是一种高精密全自动FPC缺陷检测装置的关键工序检测流程图。

图5是一种高精密全自动FPC缺陷检测装置的图像拼接流程图。

图6是一种高精密全自动FPC缺陷检测装置的缺陷识别流程图。

具体实施方式

以上内容已经对本实用新型作了充分的说明，为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清晰的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。需指出的是，本实用新型是对现有部件进行应用，提供了一种结构简单的检测装置，所涉及的软件部分是本领域技术人员可参照现有技术编程实现的，不属于本实用新型所解决的技术问题。

本实例所述高精密全自动FPC缺陷检测装置如图1和2所示，包括上位机系统和显微镜检测平台。上位机系统包括显微镜视觉控制处理模块和运动控制模块。显微镜检测平台包括电动精密载物台1、光源2、变换杆3、数字摄像头4、显微镜5、显微镜固定支架6和电机控制箱11。其中，电动精密载物台1包括X轴伺服电机10、Y轴伺服电机13、X轴运动导轨7、Y轴运动导轨12。

本实例所述显微镜检测平台使用型号为MD50的数字摄像头、型号为MJ51显微镜和带蓝色滤光片的卤素灯光源。电动精密载物台使用伺服电机，并且使用运动控制卡MPC08SP与上位机连接。

参见图3所示，本实例针对两大关键工序：刻蚀工序和激光钻孔工序同时进行的检测和监控。

如图4，仅作为实例，一种使用所述高精密全自动FPC缺陷检测装置的FPC缺陷检测工艺，包括以下步骤：

步骤S1，将FPC放置在电动精密载物台1后，操作人员登录上位机系统，打开光源2，并在手动对焦后通过变换杆3切换到数字摄像头采图模式。系统开始运行。

步骤S2，电动精密载物台回检测原点。电动精密载物台的X轴和Y轴导轨的极限位置都带有传感器。到达极限位置后，由伺服电机10驱动X轴运动导轨7、伺服电机13驱动Y轴运动导轨12，直到显微镜5和数字摄像头4在电动精密载物台1的左上角，此时成功回到检测原点。

步骤S3，由操作人员输入或在数据库中下载待检测的FPC的标准文件，包括标准图及标准线宽、线距、孔径大小等标准物理参数。

步骤S4，数字摄像头采集图像，伺服电机移动X、Y轴运动导轨，使待检测的FPC被系统识别并对准基准点（MARK点）。

步骤S5，运动控制模块控制电机控制箱内的伺服驱动器驱动伺服电机，通过移动X、Y轴运动导轨移动电动精密载物台。按照从左到右，从上而下的顺序，由数字摄像头通过显微镜放大后，对待测柔性电路板（FPC）进行局部采图，直到把待测柔性电路板（FPC）扫描完毕，得到多张对应待测电路板（FPC）的局部图。

步骤S6，显微镜视觉控制处理模块进行图像拼接和处理。参见图5，对得到的多张对应待测电路板（FPC）的局部图，图像处理系统使用基于特征模板匹配特征点的拼接方法进行图像拼接。在图像预处理后，进行图像预拼接，即确定两幅相邻图像重合的较精确位置，为特征点的搜索奠定基础。随后，提取特征点，即在基本重合位置确定后，找到待匹配的特征点。然后，对图像进行矩阵变换及拼接，即根据匹配点建立图像的变换矩阵并实现图像的拼接。最后是图像的平滑处理。参见图6，得到完整图后，将完整图整体和标准图进行比对。对图像进行二值化和连通域的查找，并以连通域统计质心及面积为匹配标准与电路图模板中的连通域进行对比判定不匹配区域（缺陷区域）；使用图像细化算法检测线宽和线距；使用霍夫变换识别圆孔位置，并根据面积信息获取孔径大小。与标准图的线宽、线距、孔径大小对比，获取缺陷信息。

步骤S7，上位机系统显示缺陷区域及具体缺陷细节的全图图像，并根据预录阈值信息，提出告警，以便操作人员及时对异常工序进行处理。

步骤S8，上位机系统将检测结果存储在本地计算机中，并将相关图像、缺陷信息、缺陷数据上传至数据库中，以待后续统计处理。

步骤S9，操作人员退出上位机系统，系统结束运行。

综上所述，本实用新型的结构简单，大大提高了缺陷检测效率，降低误报率、缺陷检测的精度，增加缺陷检测的类别，能实现10微米级线宽、线距的检测以及盲孔、埋孔的甄别，从而有效的提高FPC生产过程的自动化水平。

以上所述实施例子只为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种高精密全自动FPC缺陷检测装置，包括：上位机系统和显微镜检测平台，其特征在于：上位机系统包括运动控制模块和显微镜视觉控制处理模块；显微镜检测平台包括电动精密载物台、电机控制箱、显微镜固定支架、显微镜、光源和数字摄像头；显微镜安装在显微镜固定支架上，数字摄像头安装在显微镜上方，光源安装在数字显微镜正后方，电动精密载物台安装在显微镜的正下方，且与电机控制箱连接；显微镜视觉控制处理模块分别与数字摄像头、光源相连接，运动控制模块与电机控制箱相连接；电机控制箱内安装有伺服驱动器、电源，伺服驱动器通过控制卡与上位机连接；所述上位机系统的运动控制模块用于控制移动放置FPC的电动精密载物台。

2.根据权利要求1所述的一种高精密全自动FPC缺陷检测装置，其特征在于：电机控制箱内伺服驱动器驱动伺服电机，分别控制X、Y轴运动导轨来移动电动精密载物台。